科學家們在獼猴身上制造出了類似胚胎的細胞球，并引發了早期懷孕的跡象。根據今天發表在《Cell Stem Cell》雜志上的一項研究，干細胞來源的囊胚細胞可以幫助研究人員了解人類胚胎發育，而不會遇到使用真正胚胎細胞的倫理困境。

由于獲取和試驗人類胚胎的倫理困難，人類胚胎發育的機制在很大程度上仍未被研究。在實驗室里，研究人員之前已經生成了類囊胚——類似于囊胚的細胞球，即受精后大約5 - 6天形成的分裂細胞群。例如，2021年3月，達拉斯德克薩斯大學西南醫學中心的發育生物學家Leqian Yu領導的團隊成功地從人類干細胞中培育出了囊胚細胞，并在培養皿中培養了10天。

猴子模型

上海中國科學院神經科學研究所的發育生物學家Zhen Liu和他的同事們轉向食蟹猴(Macaca fascicularis)，它們通常被用作實驗動物，因為它們與人類在生物學上有一些相似之處。在細胞培養中，研究人員將猴子胚胎干細胞暴露于各種生長因子中，使它們分化成天然囊胚中的細胞類型。大約一周后，干細胞形成了囊胚的標志性球形結構，并分化成為組織和器官形成奠定基礎的三種細胞系。作者說:“這甚至在自然猴囊胚的體外長時間培養研究中都沒有實現。”

當研究人員使用單細胞RNA測序對大約6000個單個細胞進行分析時，他們發現了與自然囊胚相似的遺傳特征。一些細胞表達了與內胚層(最終形成呼吸道和胃腸道內襯的最內層)相關的基因，而另一些細胞則富含與胎盤發育相關的基因。但囊胚并不是自然囊胚的完美反映——一些細胞無法分類，一些細胞表達的蛋白質沒有預期的那么多。

到了第15天，研究人員可以看到卵黃囊的輪廓，它在胎盤形成之前提供營養，還有羊膜，包裹著發育中的胚胎的外膜。在41個胚細胞中，有5個發育出了類似于原始條紋的特征，這種結構標志著細胞開始重新排列自己，形成身體的布局，包括它的左-右、上-下配置。團隊隨后使用腹腔鏡手術將囊胚移植到8只食蟹猴的子宮中。在移植后的7到10天里，其中三只猴子有妊娠囊——充滿液體的空洞，這是懷孕期間超聲檢查到的第一個特征。植入還導致妊娠激素黃體酮和絨毛膜促性腺激素的釋放。但這些都是短暫的，胚泡和懷孕跡象在20天后就消失了。

西班牙巴塞羅那龐培法布拉大學的發育生物學家Alfonso Martinez Arias說，盡管胚胎樣結構的設計不是為了發育成成熟的胎兒，但它們在體內缺乏持久力表明，胚胎發育不僅僅是擁有正確的細胞、結構和基因表達。

此外，澳大利亞墨爾本大學的發育生物學家Alexandra Harvey說，在子宮內解體的胚胎模型可以為體外受精治療后導致流產和著床失敗的因素提供見解。“如果這些模型在那個階段確實失敗了，我們就必須找出我們需要在早期階段尋找的其他標記。”

倫敦弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)發育生物學家Naomi Moris表示:“這項工作突顯了基于干細胞的胚胎模型作為一種探索通常難以在體內獲得的胚胎階段的手段的驚人潛力。”

Moris說，基于干細胞的胚胎模型也可以用于梳理胚胎發生的基本原理。通過操縱胚細胞中的基因表達或調整信號通路，研究人員可以研究哪些特征對胚胎發育是必要的。Moris補充說，實驗室制造的胚胎模型也可以用于需要大樣本的實驗——比如蛋白質組學——因為它們可以大規模生成。隨著胚胎模型變得越來越復雜，治理和監管框架將需要跟上步伐，以及關于如何使用它們的討論。

Liu和他的同事們的下一步是改進他們生產猴子胚細胞的方法。“這將有助于實現進一步的胚胎發生，”作者說。